底层采煤工作面爆破参数的正交优化.pdf

2 0 0 4年第5期 中州煤炭 总第 1 3 1 期 底层采煤工作面爆破参数的正交优化 贺 晓 ， 宋吾喜 焦煤 集 团公 司 演 马庄矿 ， 河 南 焦作4 5 4 1 7 1 摘要 通过对演马庄矿 1 1 0 7 3采煤工作面爆破参数的正交优化 ， 确定底层采煤工作面 的最优爆破参 数， 取得 了显著 的效 果 。 关键词 底层采煤工作面； 正交法； 优化； 爆破参数 中图分类号 T D 2 3 5 ． 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 0 5 0 6 2 0 0 4 0 5 0 0 0 6 0 2 炮采具有投资少 、 操作简单、 适应性强等优点， 但同时存在有爆破 自装率低、 块炭率低 、 采空区遗煤 多、 易崩倒支柱和破坏顶板等缺点。确定合理的炮 眼间距和装药量等爆破参数是提高采 出率 、 保障安 全生产的重要途径。演马庄矿底层采煤工作面爆破 参数通过正交优化 ， 改变了传统的炮眼布置， 取得了 明显效果 。 1工 作面 概 况 1 1 0 7 3采煤工作面开采二。 煤层的三分层 ， 余煤 厚 1 ． 8～ 2 ． 3 m， 平均厚 2 ． 0 m， 煤层硬度， 1 ． 5 。该 面为走 向长壁倾斜分层后退式 回采， 倾斜长度 7 0 m， 倾角 7～ 1 1 。 ， 采高 2 ． 0 m。采用钻眼爆破落煤方 式， 每个循环放炮需 1 ． 5 h ， 打眼需 2～ 3 h 。人工攉 煤， S G W-4 0 T型刮板输送机运煤， D Z 2 2 3 0 ／ 1 0 0单体 液压支柱配合长2 ． 4 m 7 n 型钢梁支护 ， 支护密度 1 ． 7 6根／ m 。金属网人工顶板下采用“ 三 、 四排” 控 顶， 排距 1 ， 0 m， 柱距 0 ． 6 m， 全部垮落法控制顶板 。 2 爆破参数 1 炮眼间距。考虑块炭的产 出率 ， 并结合实 际经验， 工作面炮眼间距设计为 0 ． 8 ， 1 ． 0 ， 1 ． 2 m。 2 炮眼的水平角。考虑煤炭爆破 自装率 ， 根 据经验可选定 6 5 ， 7 5 ， 8 5 。 。 3 炮眼装药量。根据工作面的循环进度 1 ． 2 m， 采用双排三角布置。炮眼的装药量见表 1 。 4 采用煤矿许用毫秒延期电雷管起爆 ， 各段 的起爆间隔时间为 2 5 m s ， 设计一次起爆 4个段。 收稿 日期 2 0 0 40 52 3 作者简介贺晓 1 9 7 0一 ， 男 ， 河南淅川人 ， 工程师 ， 1 9 9 4年毕业 于焦作工学院采矿系。 6 表 1 炮眼间距、 装药量等参数 3 用正交优化确定最优爆破参数 1 初次试验阶段。表2为正交试验方案。 表 2 炮眼正交初试验方案 试验按表 2中的 9 个方案， 分别进行试验 ， 共放 5 4 炮 ， 结果为 2～5方案效果较好 ， 爆破后煤壁平 整， 片帮没有超过 2 0 0 m m， 块炭率和自装率较高， 采 面输送机外侧煤厚 只有 0 ． 3 m， 没有发生崩倒柱现 象和顶板漏矸现象。6 、 8 、 9方案试验 中， 出现放炮 崩不够宽， 说明了炮眼间距大 ， 底眼装药不足及水平 角度取 6 5 。 时， 爆宽不足。 2 确定最优爆破参数。在初次试验阶段基础 上 ， 经过分析和筛选 ， 并调整了参数， 见表 3 ， 表 4 。 按表 4中方案布置炮眼 图 1 ， 每组 5炮进行 试验 ， 共放 4 0炮， 放炮后煤壁平整， 爆破彻底 ， 输送 机外侧煤厚 0 ． 3 m， 支柱和顶板均未受到破坏， 经过 维普资讯 2 0 0 4年第 5期 贺 晓等 底层采煤工作面爆破参数的正交优化 总第 1 3 1 期 表 3调整 爆 破参 数 表 4 二次炮眼正交试验方案 核实 ， 方案 3块炭率为 5 3 ％ ， 自装率为 4 0 ％， 为此得 出最优爆破参数。因此， 工作面在采高 2 ． 0 m时， 炮 眼间距 1 ． 0 m， 炮眼深度顶眼 1 ． 2 5 m， 底眼 1 ． 4 m， 水平角度 7 5 。 ， 装药量分别为顶眼 2 2 5 g ， 底眼3 7 5 g ， 采用 4段发毫秒电雷管 ， 爆破效果最好。如果顶板 破碎或片帮严重 ， 则应根据具体情况 ， 修正爆破参 ￡ 。 。 。。 图 1工作 面炮 眼布 置 9 曲 9 上接第 5页 警戒线 ， 按探放水措施实施。 1 掘进中加强巷道支护。 2 充分利用蓄水箱做好排水工作， 在探放水 开始后， 及时把钻孔 出水引到蓄水箱 里， 再用泵排 出， 确保掘进工作面无积水， 从而保证了正常掘进。 3 严格 C H 、 C O检查制度。 4 探放水施工要求 ①正式探水钻进前， 必须 先安装孑 L 口管、 控水闸阀； ②开孑 L 孑 L 位应选择在煤层 比较完整的地方 ； ③孑 L 口管固定方法， 首先套管外应 焊6 m m的螺旋钢筋， 再将套管下人孑 L 内， 临时固定 住套管， 不使滑落， 再用水泥与水玻璃混合物封堵套 管与孑 L 壁之间的外口空隙； ④放水量控制在 5 0 In ／ h左右， 放水期间设专人看守放水孑 L ， 监视放水全过 程， 记录并核对放水量 ； ⑤当钻孑 L 水量变小或无水 时， 应反复多次下钻捅孑 L ， 以防钻孑 L 被堵造成积水放 完假象 。 5 巷道接近积水区的安全措施。无论积水是 数。优化后的爆破参数如表 5 。 表 5优化 后爆 破 参数 4技术经济分析 通过对 l 1 0 7 3采面爆破参数的优化， 实施后 ， 取 得 了较 明显 的效果。 1 该采面每循环平均减少炮眼 9 2个 ， 占总眼 数的3 9 ％， 减少了打眼工的劳动强度。 2 每循环减少炸药 1 4 ． 6 k g ， 雷管 9 2个， 每年 节约炸药 、 雷管资金 1 5万元。 3 由于炮眼数的减少 ， 每班减少放炮时间 0 ． 5 h ， 为采面正规循环作业创造了条件。 5 结 语 通过对底分层采煤工作面进行正交优化爆破试 验 ， 找到了工作面最优的爆破参数 ， 它不仅提高爆破 自装率 ， 减轻工人劳动强度 ， 而且还提高工效和煤炭 采出率 ， 降低材料 雷管、 炸药 消耗 ， 降低吨煤成 本， 改善作业环境， 促进 了安全生产 ， 获得了显著的 经济效益 和社 会效 益 。 责任 编辑 秦 爱新 否已探明放净 ， 还应采取以下措施确保安全 ①必须 按设计施工 ， 在探放水期， 掘进中必须注意是否有出 水征兆， 如有应停止掘进， 撤出人员； ②在巷道掘至 设计钻场位置时， 不准放炮 ， 以利于探放水时布置钻 孑 L 和安设套管 ， 掘至下一个钻场前超 5 m停止掘进。 4 结语 2 1 2 0 2运输巷探放水从 2 0 0 3年 1 月 2 1日开始， 历时 1 8 3 d ， 根据生产安排和掘进进度， 对运输巷探 放水共布 1 8 个钻场， 3 6个孔 ， 钻孔总长度 6 6 9 m， 疏 放水量 3 8 5 0 0 I n 。 2 1 2 0 2 运输巷探放水实践中总结出一条 比较成 熟的经验 “ 钻孑 L 打在岩石夹缝 中， 放水效果最好” 。 原因是钻孑 L 终孑 L 打过上分层的巷道 ， 透在原工作面 与巷道里帮的结合处， 躲过了最低处的淤煤 ； 钻孑 L 终 孑 L 位于硬底面与冒落岩石的夹缝 中， 这样采空区水 路最畅通 ， 放水效果也最好。 责任编辑 秦爱新 一 7 维普资讯